où k est donc une constante positive. Quelle peut être la signification physique de cette
constante ? L'expérience quotidienne montre que, à F constante et dt constant, la variation dv
sera très différente suivant le corps qu'on essaie de déplacer : les corps présentent une inertie
au déplacement. Plus l'inertie sera grande, plus dv sera petite, si F et dt sont donnés. On
définit alors la masse m comme cette mesure de l'inertie, en posant k = 1/m. Ainsi :
m.dv = F.dt .
C'est le principe fondamental de la dynamique newtonienne.
Bien sûr, le tableau est loin d'être complet. Qu'est-ce que c'est que cette masse, et comment
peut-on la déterminer ?
Supposons que la relation fondamentale est vraie (raisonnement hypothético-déductif).
Appliquons-la à la force la plus simple qu'on puisse étudier, le poids. Le poids accélère
effectivement les corps, Galilée l'a montré et a même remarqué que cette accélération est
constante. Appellons g cette accélération de pesanteur, qui est un fait expérimental, et
appliquons le principe fondamental avec F = P.
On obtient P = m.g ; ainsi m = P/g et m peut se mesurer, à la surface de la Terre, en divisant
le poids, obtenu grâce à une balance, par l'accélération de la pesanteur, qui est une constante
dont la valeur dépend du système d'unités choisi.
Il reste à valider le principe fondamental de la dynamique par l'expérience et le calcul ; ceci se
fait facilement par des expériences sur la chute des corps (chute libre et mouvement d'un
projectile, par exemple, au niveau terminale).
3) Loi de Newton sur le transfert thermique
Considérons un corps chauffé à une température T0, que l'on plonge dans un grand récipient
contenant par exemple de l'eau à une température T1. A l'époque de Newton, il s'agissait d'une
expérience quotidienne courante chez le maréchal-ferrant. De nos jours, le maréchal-ferrant a
disparu de nos campagnes et de nos villes, mais on peut avoir une idée de l'expérience en
faisant refroidir un œuf dur sous un filet d'eau fraîche.
Le modèle le plus simple qu'on puisse imaginer pour la variation dT de température du corps
pendant un temps dt consiste à postuler la proportionnalité de dT à dt, d'une part, et à la
différence de température entre le corps et son milieu, c'est-à-dire T – T1, d'autre part. Comme
la température du corps doit diminuer lorsque T > T1 (c'est une remarque de bon sens), on est
donc conduit à postuler l'existence d'une constante positive λ telle que :
dT = - λ.( T – T1)dt.
L'équation différentielle s'intègre aisément en séparant les variables (par exemple). Compte
tenu de la condition initiale, la solution du problème est :
T = T1 + (T0 - T1)e- λt.
On peut déterminer expérimentalement λ en mesurant le temps pour lequel, par exemple, la
température du corps est égale à la moyenne (T0 + T1)/2.